高考物理大一轮复习第9章磁场章末检测

第九章 45分钟章末检测卷满分100分一、选择题(1～5题只有一项符合题目要求，6～9题有多项符合题目要求，每小题6分，共54分)1．下列装置中，没有利用带电粒子在磁场中发生偏转的物理原理的是( )解析：洗衣机将电能转化为机械能，不是利用带电粒子在磁场中的偏转制成的，所以选项D符合题意．答案：D2.(2018·江苏模拟)如图所示，A、B两点是通电导线左右两侧的点，这两点处磁感应强度的方向( )A．均垂直于纸面向里B．均垂直于纸面向外C．A点垂直于纸面向里，B点垂直于纸面向外D．A点垂直于纸面向外，B点垂直于纸面向里解析：利用安培定则可以判断出通电直导线周围的磁场线分布情况，题图中电流方向向上，则导线右侧的磁场方向垂直于纸面向里，左侧的磁场方向垂直于纸面向外，即A点垂直于纸面向外，B点垂直于纸面向里，故D正确，A、B、C错误．答案：D3．如图所示，均匀绕制的螺线管水平固定在可转动的圆盘上，在其正中心的上方有一固定的环形电流A，A与螺线管垂直．A中电流方向为顺时针方向，开关S闭合瞬间．关于圆盘的运动情况(从上向下观察)，下列说法正确的是( )A．静止不动B．顺时针转动C．逆时针转动 D．无法确定解析：环形电流可等效为里面的N极、外面为S极的小磁针，通电螺线管可等效为右边为N板，左边为S极的条形磁铁，根据磁极间的相互作用，圆盘将顺时针转动，选项B正确．答案：B4．(2018·陕西省宝鸡市高三教学质量检测)如图所示，垂直纸面放置的两根平行长直导线分别通有方向相反的电流I 1和I 2，且I 1>I 2，纸面内的一点H 到两根导线的距离相等，则该点的磁感应强度方向可能为图中的( )A ．B 4 B ．B 3C ．B 2D ．B 1解析：根据题述，I 1>I 2，由安培定则，I 1在H 点产生的磁感应强度方向垂直于H 和I 1连线，指向右下，I 2在H 点产生的磁感应强度方向垂直于H 和I 2连线，指向左下．I 1在H 点产生的磁感应强度比I 2在H 点产生的磁感应强度大，H 点磁感应强度为两磁场的叠加，故H 点的磁感应强度方向可能为图中的B 3，选项B 正确．答案：B 5.(2018·河北唐山调研)如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度为B ，导轨宽度为L ，一端与电源连接．一质量为m 的金属棒ab 垂直于平行导轨放置并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝33，在安培力的作用下，金属棒以v 0的速度向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向，可使流过导体棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为( )A ．37°B ．30° C．45° D ．60° 解析：本题考查通电导体棒在磁场中的平衡问题．由题意对棒受力分析，设磁感应强度的方向与竖直方向成θ角，则有BIL cos θ＝μ(mg －BIL sin θ)整理得BIL ＝μmgcos θ＋μsin θ电流有最小值，就相当于安培力有最小值，最后由数学知识解得：θ＝30°，则A 、C 、D 错，B 对． 答案：B6．(2018·江西五校联考)(多选)如图所示，含有11H(氕核)、21H(氘核)、42He(氦核)的带电粒子束从小孔O 1处射入速度选择器，沿直线O 1O 2运动的粒子在小孔O 2处射出后垂直进入偏转磁场，最终打在P 1、P 2两点．则 ( )A ．打在P 1点的粒子是42HeB ．打在P 2点的粒子是21H 和42He C ．O 2P 2的长度是O 2P 1长度的2倍D ．粒子在偏转磁场中运动的时间都相等解析：带电粒子在沿直线通过速度选择器时，电场力与洛伦兹力大小相等方向相反，即：qvB ＝qE所以v ＝E B，下列办法可行的是(粒子只受磁场力的作用，其它力不计处，在t ＝3T8时给粒子一个沿切线方向水平向右的初速度处，在t ＝T2时给粒子一个沿切线方向竖直向下的初速度11．带电粒子在磁场中飞行的时间可能相同 点射入的带电粒子可能先飞出磁场 点射入的带电粒子可能先飞出磁场点射入的带电粒子先飞出磁场画轨迹草图如图所示，容易得出粒子在圆形磁场中的轨迹长度(或轨迹对应的圆心角答案：ABD9．(2018·山西五校联考)如图所示，空间中存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，纸面内A 、B 、C 三点构成一等边三角形，在A 点有甲、乙、丙三个质量相同的粒子以相同的速度垂直于BC 边进入磁场，并分别从B 点、BC 的中点D 、AC 的中点E 离开三角形区域，粒子重力不计，下列说法正确的是( )A ．甲粒子带正电，乙粒子不带电，丙粒子带负电B ．若磁场区域足够大，则三个粒子都能回到A 点C ．甲粒子在三角形区域内运动的时间是丙粒子的2倍D ．甲粒子受到的洛伦兹力大小是丙粒子的2倍解析：甲粒子从B 点飞出磁场，由左手定则可知甲粒子带正电，乙不发生偏转，不带电，丙向左偏转，带负电，A 正确；若磁场区域足够大，则甲和丙两粒子能回到A 点，乙不能，B 错误；设三角形的边长为a ，则R 甲＝a ，R 丙＝a 2，由qvB ＝mv 2R ，解得R ＝mv qB ，q 甲q 丙＝12，所以甲粒子受到的洛伦兹力大小是丙粒子的12，D 错误；甲、丙两粒子在三角形区域内的运动轨迹对应的圆心角均为60°，t ＝60°360°T ＝16T ＝πm3qB，故甲粒子在三角形区域内运动的时间是丙粒子的2倍，C 正确．答案：AC二、非选择题(本题3小题，共46分)10．(12分)如图所示，一段金属棒abcd 用两个完全相同的轻质弹簧(与弹簧连接的金属导线的长度及质量不计)悬挂在倾角为θ＝30°的光滑绝缘斜面上，bc 段水平，ab ，bc 和cd 的长度均为10 cm ，且∠abc ＝∠bcd ＝135°.磁场方向垂直斜面向上，磁感应强度大小为0.1 T ，弹簧上端固定，下端与金属导线绝缘，金属棒通过开关与一电动势为12 V 的电池相连，电路总电阻为2 Ω，已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm ，闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm ，重力加速度大小取10 m/s 2，判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．解析：闭合开关后，电流由a 指向d ，金属棒受到的安培力沿斜面向下，开关断开时有2k Δl 1＝mg sin θ 开关闭合后2k (Δl 1＋Δl 2)＝mg sin θ＋F受到的安培力为F ＝BIL ，L ＝ab cos45°＋bc ＋cd cos45°＝(2＋1)ab ， 回路中电流为I ＝E R联立解得m ≈4.8×10－2kg.答案：沿斜面向下 4.8×10－2kg11．(14分)(2018·陕西铁一中模拟)如图所示，将带电荷量Q ＝＋0.3 C 、质量m ′＝0.3 kg 的滑块放在小车的水平绝缘板的右端，小车的质量M ＝0.5 kg ，滑块与绝缘板间的动摩擦因数μ＝0.4，小车的绝缘板足够长，它们所在的空间存在磁感应强度B ＝20 T 的水平方向的匀强磁场(垂直于纸面向里)．开始时小车静止在光滑水平面上，一摆长L ＝1.25 m 、质量m ＝0.15 kg 的摆从水平位置由静止释放，摆到最低点时与小车相撞，碰撞后摆球恰好静止，g 取10 m/s 2.求：(1)与小车碰撞前摆球到达最低点时对摆线的拉力； (2)摆球与小车的碰撞过程中系统损失的机械能ΔE ；如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面向里．一电荷量为＋45°的初速度进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到，粒子继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场．不计一切阻力，求：之前做匀速直线运动，对微粒受力分析如图甲，所以，电场方向变化后，微粒所受重力与电场力平衡，微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹如图乙．。

D 错误；同时由 F＝ BIL 可知，电流恒
定，安培力与磁感应强度成正比，又由楞次定律判断出回路中感应电流的方向应为顺时针
方向，即正方向， 3 s ～ 4 s 时间内，磁感应强度恒定，感应电动势等于零，感应电流为 零，安培力等于零， B、 C 错误， A 正确。
7．解析：选 AB 在闭合线圈进入磁场的过程中，通过闭合线圈的磁通量逐渐增大，
值 R＝ 2 Ω的电阻，虚线 OO′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将质量
m＝ 0.1
kg、电阻不计的金属杆 ab 从 OO′上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保
持良好接触且始终水平。已知杆 ab 进入磁场时的速度 v0＝ 1 m/s ，下落 0.3 m 的过程中
加速度 a 与下落距离 h 的关系图象如图乙所示， g 取 10 m/s 2，则 (
)
A．匀强磁场的磁感应强度为 1 T
B．杆 ab 下落 0.3 m 时金属杆的速度为 1 m/s
C．杆 ab 下落 0.3 m 的过程中 R上产生的热量为 0.2 J
D．杆 ab 下落 0.3 m 的过程中 R上产生的热量约为 0.29 J
6．有一磁场方向竖直向下，磁感应强度
B 随时间 t 的变化关系如图甲所示的匀强磁
线圈先上方为 N 极下方为 S 极，后变为上方为 S 极下方为 N 极，根据同名磁极相斥、异名
磁极相吸，则线圈受到的支持力先大于
mg 后小于 mg，线圈始终受到向右的安培力，则其
水平方向的运动趋势为向右， D正确。 4. 解析：选 A S 刚闭合后， A、 B 都变亮，且 A 比 B 亮，之后 A 逐渐熄灭， B 逐渐变
根据楞次定律可知感应电流的方向一直为顺时针方向，

第九章磁场一、选择题(每小题6分,共60分)1.(2015·黄山期末检测)在磁场中某区域的磁感线如图所示,则(B)A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,B a>B bB.a、b两处的磁感应强度的大小不等,B a<B bC.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小【解析】磁感线的疏密程度表示B的大小,但安培力的大小除跟该处B的大小和I、L有关外,还跟导线放置的方向与B的方向的夹角有关,C、D项错误;由a、b两处磁感线的疏密程度可判断出B b>B a,B 项正确,A项错误。

2.两根互相平行的通电长直导线A、B垂直于纸面放置,电流相同。

OO'是AB连线的中垂线,沿OO'方向磁感应强度的大小(D)A.逐渐变大B.逐渐变小C.先变小后变大D.先变大后变小【解析】根据磁感应强度的叠加原理可知,在O点合磁感应强度为零,在无穷远处合磁感应强度也为零,在中垂线OO'上其他点合磁感应强度的方向是垂直于OO'水平向右,故沿OO'方向磁感应强度的大小先变大后变小,D项正确。

3.下图中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度B和电流所受安培力F的方向,其中正确的是(A)【解析】磁场方向垂直纸面向里,电流方向水平向右,根据左手定则,安培力的方向竖直向上,A项正确;磁场方向垂直纸面向外,电流方向垂直纸面向里,电流方向与磁场方向平行,不受安培力,B项错误;磁场方向水平向左,电流方向垂直纸面向外,根据左手定则,安培力的方向竖直向下,C项错误;磁场方向竖直向上,电流方向水平向右,根据左手定则,安培力的方向垂直纸面向外,D项错误。

4.如图所示,两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上,导轨间距为L,劲度系数为k的轻质弹簧上端固定,下端与水平直导体棒ab相连,ab质量为m,弹簧与导轨平面平行并与ab垂直,直导体棒垂直跨接在两导轨上,空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场,闭合开关S后导体棒中的电流为I,导体棒平衡时,弹簧伸长量为x1,调转图中电源极性使棒中电流反向,导体棒中电流仍为I,导体棒平衡时弹簧伸长量为x2。

4．结合粒子运动的半径公式 r＝mBqv(或周期公式 T＝2qπBm) 即可得出所求的物理量．
如图所示，在一个圆形区域 内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强 磁场分布在以直径 A2A4 为边界的两个半圆 形区域Ⅰ和Ⅱ中，直径 A2A4 与直径 A1A3 之间的夹角为 α＝60°.一质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子 以某一速度从Ⅰ区的边缘点 A1 处沿与 A1A3 成 β＝30°角的方向 射入磁场，随后该粒子以垂直于 A2A4 的方向经过圆心进入Ⅱ 区，最后再从 A4 处射出磁场．已知该粒子从射入到射出磁场 所用的时间为 t，求：
⑨
粒子运动轨迹如图所示，O1、O2 为
圆心，O1O2 连线与水平方向的夹角为 θ， 在每个 TB 内，只有 A、B 两个位置才有
可能垂直击中 P 板，且均要求 0＜θ＜π2，
由题意可知π22＋πθT＝T2B
⑩
设经历完整 TB 的个数为 n(n＝0,1,2,3，…) 若在 A 点击中 P 板，据题意由几何关系得
4．带电粒子在有磁场的叠加场中运动，若做直线运动， 则必为匀速直线运动．
5．带电粒子穿过磁场的时间一般是极短的，带电粒子经 过交变磁场极短时间内的磁场可以看成匀强磁场．
6．带电粒子在复合场中运动，需考虑是否有多种可能的 解．
7．霍尔效应问题，因未判断元件的载流子而判断错误电 势高低．
8．计算题中因不注意审题，在结果中出现未知量．
R＋2(R＋Rsin θ)n＝d
⑪
当 n＝0 时，无解
⑫
当 n＝1 时，联立⑨⑪式得 θ＝π6或sin θ＝12
⑬
联立⑦⑨⑩⑬式得 TB＝3πvd0
⑭
当 n≥2 时，不满足 0＜θ＜90°的要求
⑮